综述: 大肠杆菌RNA分子伴侣Hfq与DsrA和rpoS作用机制的研究进展

RNA分子伴侣Hfq是细菌重要的转录后调节因子,它能够帮助非编码small RNA(sRNA)与目标mRNA配对．mRNA rpoS编码的稳态sigma因子σ^S是大肠杆菌中应激响应的核心调控因子．在低温下,Hfq蛋白对于sRNA DsrA介导的mRNA rpoS的翻译激活是必需的．然而,Hfq使用何种机制来促进sRNA和mRNA配对一直有两种并不互斥的模型存在：Hfq远侧和近侧两个表面同时结合sRNA和mRNA,使得两条RNA相互靠近,便于形成碱基配对;Hfq可能结合一条或者两条RNA,改变它们的二级结构或者三级结构,从而促进sRNA-mRNA配对的实现．最近的研究报道,成功在体外捕捉到了sRNA-Hfq-mRNA三元复合物,测定了AU₆A-Hfq-A₇三元复合物的晶体结构,并且在大肠杆菌体内证实了三元复合物的形成对于Hfq帮助sRNA DsrA激活mRNA rpoS的翻译是重要的．本文以sRNA DsrA和mRNA rpoS为例综述了蛋白质Hfq与RNA的结合特性,同时也讨论了sRNA-Hfq-mRNA三元复合物的存在对于研究sRNA介导的调控机制的一些启示．     

建立基于RNA免疫共沉淀技术的鼠疫耶尔森菌Hfq蛋白相关sRNA的体内验证方法

目的：建立RNA免疫共沉淀方法,为鼠疫耶尔森菌Hfq蛋白相关非编码小RNA（sRNA）提供体内验证方法。方法：首先在RNA结合蛋白Hfq下游加入Flag标签,用Flag标签抗体进行免疫共沉淀,获得蛋白-RNA复合物,然后从沉淀的蛋白-RNA复合物中分离得到纯化的RNA;通过Western印迹检测各步骤Hfq蛋白的表达,再利用Northern印迹检测目的sRNA--RyhB1和RyhB2。结果：构建了带有Flag标签的RNA结合蛋白Hfq的载体,此载体转导入hfq缺失株后与鼠疫菌野生株的生长曲线无明显差异;通过RNA-蛋白免疫共沉淀技术鉴定出已知与鼠疫菌Hfq蛋白结合的2个sRNA--RyhB1和RyhB2。结论：建立了利用RNA-蛋白免疫共沉淀鉴定与鼠疫菌Hfq蛋白结合的sRNA的技术,为细菌sRNA的验证、功能研究和体内蛋白质与RNA相互作用研究提供了有利工具。     

Ser203在大鼠脑驱动蛋白水解ATP中重要作用的晶体学分析

鼠脑驱动蛋白（rat brain kinesin）是一种利用水解ATP所释放的能量在微管束上高速并且连续性运动的常规驱动蛋白. 它在神经突触的物质运输中起着重要作用. 研究驱动蛋白是如何将ATP中储藏的化学能转化为机械动能是理解其运动机能的重要课题. 本课题获得了鼠脑驱动蛋白单体与ATP结构类似物AMPPCP形成的复合物晶体结构. 将这个晶体结构与鼠脑驱动蛋白单体-另一种ATP结构类似物AMPPNP形成的复合物晶体结构以及鼠脑驱动蛋白单体-ATP水解产物ADP形成的复合物晶体结构进行相互比较,揭示了活性中心的开关区域I中丝氨酸203可能作为质子的供体,加速了ATP中gamma-磷酸和beta-磷酸的断裂,从而导致ATP的水解.     

限制性蛋白酶解提高E.coli Hfq蛋白晶体结构分辨率

Hfq蛋白是一种促进sRNA结合互补RNA的细菌伴侣蛋白.Hfq蛋白可以抑制或上调目的蛋白的表达及促进mRNA的降解,从而调控细菌的生理功能使其适应周围胁迫环境.Hfq是同源六聚体蛋白质,在其中心部位有1个内环,每个单体上有1个极其保守的组氨酸分布在这个内环表面.根据Hfq这个特点,应用镍离子亲和柱直接从大肠杆菌中纯化Hfq,接着用凝胶过滤层析柱纯化,最终获得了纯度70%的Hfq蛋白.对该蛋白质进行结晶条件初筛前,应用胰凝乳蛋白酶对其进行限制性蛋白酶解,切除其C端无规则卷曲,便于Hfq结晶及提高晶体衍射率.初期得到的Hfq晶体是极小的针状晶体,通过优化结晶条件获得了较大的晶体.最终解析出了2个分辨率较高的Hfq晶体结构,其中1个晶体结构分辨率达到了1.63.     

限制性酶切提高E.coli Hfq蛋白晶体结构分辨率

Hfq蛋白是一种促进sRNA结合互补RNA的细菌伴侣蛋白. Hfq蛋白可以抑制或上调目的蛋白的表达及促进mRNA的降解,从而调控细菌的生理功能使其适应周围胁迫环境.Hfq是同源六聚体蛋白质,在其中心部位有1个内环,每个单体上有1个极其保守的组氨酸分布在这个内环表面.根据Hfq这个特点,应用镍离子亲和柱直接从大肠杆菌中纯化Hfq,接着用凝胶过滤层析柱纯化,最终获得了纯度70%的Hfq蛋白.对该蛋白质进行结晶条件初筛前,应用胰凝乳蛋白酶对其进行限制性蛋白酶解,切除其C端无规则卷曲,便于Hfq结晶及提高晶体衍射率.初期得到的Hfq晶体是极小的针状晶体,通过优化结晶条件获得了较大的晶体.最终解析出了2个分辨率较高的Hfq晶体结构,其中1个晶体结构分辨率达到了1.63A.     

细菌RNA稳定性调控相关元件的研究进展

RNA降解体（细菌RNA降解的主要执行者）是一种多亚基的蛋白质复合物,主要由RNA解螺旋酶、聚核苷酸磷酸化酶（polynucleotide phosphorylase,PNPase）、内切核酸酶（ribonuclease E,RNase E）以及糖酵解途径中的烯醇化酶、磷酸果糖激酶等组成,参与核糖体RNA（ribosome RNA,rRNA）的加工以及信使RNA（messenger RNA,mRNA）的降解。此外,RNA分子伴侣Hfq和调控小RNA（small RNA,sRNA）在RNA稳定性调控中也发挥着重要作用。综述了细菌RNA稳定性调控相关功能元件,特别是降解体蛋白及RNA分子伴侣Hfq的最新进展,以期为研究细菌RNA稳定性及其参与的代谢调控提供理论参考。     

《自然》：研究报道能量耦合因子转运蛋白结构

4月14日。清华大学生命科学学院施一公教授研究组在《自然》（Nature）在线发表题为《细菌能量耦合因子转运蛋白结构》（Structureofabacterialenergy-couplingfactortransporter）的研究论文,首次报道了能量耦合因子转运蛋白复合物四聚体的晶体结构,并通过结构信息阐述了该蛋白复合物的工作的分子机制。清华大学医学院副研究员王廷亮和生命联合中心博士生付国斌共同为文章第一作者。     

细菌RNA结合蛋白Hfq的DNA压缩和复制作用研究进展

RNA结合蛋白(RNA-Binding Protein)Hfq是一种重要的细菌转录后调节因子,之前对Hfq的研究大多集中在该蛋白对小分子非编码RNA(Small Non-Coding RNA,sRNA)和mRNA的作用上.Hfq最典型的功能是促进sRNA与其靶标mRNA碱基配对,在转录后介导对RNA的稳定性和翻译的调控...     

碱性磷酸酶标A蛋白加强的PAP技术

本文介绍一种碱性磷酸酶标Ａ蛋白加强的ＰＡＰ技术。采用ＰＡＰ技术、碱性磷酸酶标Ａ蛋白（ＰＡＡＰ）技术ＰＡＡＰ和加强的ＰＡＰ（ＰＡＰ－ＰＡＡＰ）技术显示下丘脑室旁核催产素（ＯＴ）能神经元。结果发现,其中使用ＰＡＰ－ＰＡＡＰ技术免疫反应产物的显色最深。此技术的原理可能是,由于Ａ蛋白分子至少有四个位点能与ＩｇＧ分子的Ｆｃ段高亲合性地结合,故在该技术中,先经过ＰＡＰ程序的三步免疫反应并显色后,每个与一抗结合的二抗分子上和每个与二抗结合的ＰＡＰ复合物分子上各暴露一个能与Ａ蛋白分子结合的Ｆｃ段,在随后经过ＰＡＡＰ技术处理时,部分ＰＡＡＰ复合物分子就结合在这些Ｆｃ段上,经显色后,ＰＡＡＰ技术显示的浅紫兰色与ＰＡＰ技术显示的浅棕褐色重叠,变成更深的反差明显的深棕褐色。     

《自然-结构与分子生物学》：研究揭示神经退行性疾病相关重要蛋白同源物

来自中国科学院生物物理所、山东大学生命科学学院的研究人员发表了题为“CrystalstructuresofaprataxinorthologHnt3revealthemechanismforreversalof5’-adenylatedDNA”的文章。研究获得了与神经退行性疾病相关的重要蛋白Aprataxin同源物Hnt3，并公布了DNA复合物的晶体结构最新研究成果。结果公布在《自然一结构与分子生物学》（NatureStructural＆MolecularBiology）杂志上。     

丙型肝炎病毒与人IgG,Fc片段的特异性结合

使用亲和捕获PCR法研究丙型肝炎病毒（HCV）和人IgG的相互作用,发现HCV能与IgG及完整的IgGFc片段结合,但不与Fab片段结合。这种结合可以被Fc片段所竞争抑制,而不能被Fab片段所抑制。HCVRNA阴性血浆不能阻断Fc片段与HCV的结合,推测这是一种HCV颗粒与IgGFc片段之间的特异性结合。本研究揭示了HCV与IgG之间的相互作用,探讨了HCV引起免疫复合物疾病的机理及丙型肝炎的慢性化倾向。     

蛋白质-蛋白质对接中打分函数的研究

通过分析蛋白质－蛋白质间的静电、疏水作用和熵效应与相对于晶体结构的蛋白质主链原子的均方根偏差（RMSD）的相关性,定量地考查了它们在蛋白质－蛋白质对接中作为打分函数评价近天然构象的能力。对7个蛋白质复合物体系的分析表明,就水化能而言,原子接触势模型（ACE）优于原子水化参数模型（ASP）,且修正的ACE模型具有更好的评价近天然构象的能力;水化能与静电能结合对评价能力有进一步的提高。最后,我们将静电和修正的ACE水化能结合作为打分函数用于36个蛋白质复合物体系的对接研究,进一步证实了这两种能量项的组合能有效地将近天然结构从分子对接模式中区分出来。     

鸡白细胞介素18与其受体复合物的表达、纯化与初步晶体学研究北大核心CSCD

白细胞介素18(interleukin-18,IL-18)是IL-1家族中一种重要的细胞因子,在增强免疫、抗肿瘤等方面具有潜在应用价值。鸡IL-18(chicken interleukin-18,chIL-18)的cDNA于2000年被克隆,后续研究证明鸡IL-18与哺乳动物IL-18具有类似的生物学功能。IL-18可与靶细胞上的IL-18受体(IL-18R,包括IL-18Rα和IL-18Rβ)特异性结合形成受体复合物,介导细胞膜上的信号从胞外向胞内传递。作者在大肠杆菌中成功表达和纯化了chIL-18,利用昆虫细胞表达系统获得了chIL-18Rα和chIL-18Rβ的胞外结构域;他们还在体外重组并纯化了chIL-18/18Rα二元复合物与chIL-18/18Rα/18Rβ三元复合物,并生长出二元复合物晶体。这些工作为进一步测定chIL-18与其受体复合物的晶体结构,从而深入探讨chIL-18信号转导机制奠定了基础。     

稳定无活性维甲酸X受体（RXR）四聚体构象的天然小分子首次被发现

中国科学院上海药物研究所沈旭课题组与蒋华良及胡立宏课题组合作,博士研究生张海涛与周蓉（华东理工大学药学院联合培养硕博生）等发现天然产物Danthron是RXRa特异性拮抗剂,并获得了RXRa—LBD／Danthron复合物晶体,成功解析了其结构,这是国际上RXR与其拮抗剂复合物晶体结构的首例报道,研究发现的Danthron采用稳定无活性RXR受体四聚体构象方式拮抗RXRa的转录激活。     

绿豆胰蛋白酶抑制剂┐猪胰蛋白酶复合物的四方晶体结构

本文报道了绿豆胰蛋白酶抑制剂－猪胰蛋白酶（１∶２）复合物的四方晶体的结构测定。晶体属于Ｉ４２２空间群,衍射分辨率为０．２５ｎｍ,共确定了绿豆抑制剂５６个残基的空间位置。与已报道的三方晶体结构相比,其中的抑制剂分子的结构基本相同,并且抑制剂－酶三元复合物在四方晶体中也处于堆积无序状态,即复合物按两种取向进行堆积：Ｔａ∶ＭａＭｂ∶Ｔｂ和Ｔｂ∶ＭｂＭａ∶Ｔａ（Ｔａ,Ｔｂ为胰蛋白酶,Ｍａ为抑制剂结合环Ⅰ,Ｍｂ为抑制剂结合环Ⅱ）。但四方晶体结构比三方晶体结构多测定了一个抑制剂残基Ｐｒｏ１１的位置,同时,四方晶体中的抑制剂不存在膺β－折叠片层结构,其构象与三方晶体中的抑制剂相比有所变化。分析表明抑制剂的两个刚性的结构域之间的连接肽具有一定的柔性,并因此形成不同的晶型。此外,绿豆抑制剂与其他Ｂｏｗｍａｎ－Ｂｉｒｋ抑制剂相比,分子的两个双股的反平行β－折叠片层和抑制活性位点所在的结合环的结构具有很高的保守性     

G—蛋白异三聚体（G—protein heterotrimer）的晶体结构

继１９９４年Ｓｉｇｌｅｒ－Ｈａｍｍ和Ｓｐｒａｎｇ－Ｇｉｌｍａｎ实验室报道Ｇｉα１的晶体结构之后,１９９５年１２月和１９９６年１月这两个实验室又相继报道了Ｇ－蛋白异三聚体（ＧαＧＤＰ）βγ和Ｇβγ二聚体的晶体结构,这些研究结果表明Ｇ－蛋白复合物象一台由操纵杆（受体）,开关（Ｇα）和螺旋浆（Ｇβγ）组成的信号转导纳米机器,并揭示了α和β亚基间可能存两种不同的功能界面,β和γ亚基间,α和γ的相互作用,以     

细菌调节蛋白Hfq研究进展

Hfq是一个高度保守的RNA结合蛋白,最初被发现是作为大肠杆茵(E.coli)RNA噬菌体QB复制所必需的管家因子,现在则被认为是细菌基因转录后调控的关键因子,广泛参与细茵多种生命活动的调控.与真核生物中Sm和Sm样蛋白相似,Hfq可以通过形成同源六聚体结合富舍A、U的单链RNA参与RNA间互作.同时Hfq蛋白还可与体内的多种RNA调节蛋白如polyA聚合酶Ⅰ(PAP Ⅰ)、多聚核苷酸磷酸化酶(PNP)、RNA酶E(RNase E)等并调节他们的活性.此外,Hfq对自身的表达也具有回馈抑制作用.本文主要结合Hfq的研究历史和最新进展,对其分子结构、作用机制、生理功能以及系统进化中的地位做一综述.     

科学家研究血清素获重大突破

美国《科学》杂志在线发表2篇相关论文,介绍中科院上海药物研究所徐华强课题组、蒋华良课题组、美国Scripps研究所RayStevens课题组、北卡罗那大学BryanRoth课题组关于五羟色胺（血清素）的联合研究成果。五羟色胺是人体重要的一种神经递质与激素,在中枢神经系统中控制着认知、学习、感情、情绪等脑神经活动：在外周神经系统中,五羟色胺控制着生殖、代谢、血管收缩、骨骼发育等生理功能。徐华强课题组长期以来坚持GPCR（G蛋白偶联受体）结构与功能关系的研究,于2012年初与合作者同时攻克了五羟色胺受体1B及2B2个亚型激动剂复合物的晶体结构。徐华强等人还与蒋华良课题组合作,利用计算生物学手段,对五羟色胺受体系统的配体识别机制进行系统的研究归纳。深入阐述了五羟色胺受体一配体结合的分子机制。在结构测定的基础上,他们又与美国北卡罗来那大学BryanRoth合作,利用点突破及下游信号传导的分析,揭示了五羟色胺受体亚型的信号传导特异性。     

中国科学家破解膜蛋白晶体结构难题

3月18日出版的英国《自然》杂志以封面文章方式发表了中国科学家在光合作用机理研究领域的“菠菜主要捕光复合物的晶体结构”重大成果,并将“菠菜主要捕光复合物(2.72×0.1)nm分辨率的晶体结构”彩图选作该期杂志的封面。这是中国科学家经过6年时间成功测定的一个重要的光合膜蛋白晶体结构,从而率先破解了这一国际公认的、具有高度挑战性的前沿难题。“菠菜主要捕光复合物的晶体结构”的测定工作由中国科学院生物物理研究所、植物研究所的两个研究小组合作完成,得到中国科学院国家知识创新工程试点、科技部“973”计划、国家自然科学基金委…     

p53 DNA结合域与抗癌多肽的拉伸分子动力学研究

研究发现,取自蓝铜蛋白azurin的一段多肽p28能够进入癌细胞,结合到肿瘤抑制因子p53的DNA结合域上,进而增加p53的抗癌能力.本工作中,通过拉伸分子动力学方法,在原子尺度上研究了p28-p53 DBD复合物的解离过程.分析结果显示复合物的解离过程遵循着一定的分离顺序.对解离力的分析以及对沿着解离路径的不可逆做功的计算,使我们能够从复合物的能量地貌中提取有用的信息,而这些信息也决定了复合物的解离过程.